Κίνηση βλήματος & κινητική ενέργεια
1 · Πρόβλεψε
Αν εκτοξεύσεις τη μπάλα ταχύτερα, πώς θα αλλάξει η κινητική της ενέργεια στην εκτόξευση και το μέγιστο ύψος της;
- Και τα δύο μεγαλώνουν
- Μένουν ίδια
- Η κινητική ενέργεια μεγαλώνει αλλά το ύψος μένει ίδιο
2 · Διάταξη
- Άνοιξε την προσομοίωση βλήματος και πάτησε Επαναφορά.
- Ενεργοποιήστε τον αισθητήρα ταχύτητας και την ένδειξη ύψους — το ύψος μετράται από το ΠΑΤΩΜΑ, όχι από το σημείο εκτόξευσης, οπότε περιλαμβάνει το σταθερό ύψος εκτόξευσης της μπάλας 1,2 m.
- Ρύθμισε την ταχύτητα εκτόξευσης για κάθε δοκιμή παρακάτω, πάτησε Αναπαραγωγή και κατέγραψε τις κορυφαίες τιμές.
3 · Συλλογή Δεδομένων
| Μάζα m (kg) | Ταχύτητα εκτόξευσης v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Μέγιστο ύψος h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Χάραξε το μέγιστο ύψος h (άξονας y) έναντι της κινητικής ενέργειας στην εκτόξευση KE (άξονας x).
4 · Ανάλυση
- Δείξε τη διαδικασία σου υπολογίζοντας KE = ½mv² για μία δοκιμή και σύγκρινέ την με την ένδειξη κινητικής ενέργειας της προσομοίωσης.
- Περιγράψε τη σχέση μεταξύ κινητικής ενέργειας εκτόξευσης και μέγιστου ύψους. Είναι γραμμική; Παράθεσε αριθμούς από τον πίνακά σου.
5 · Επέκταση
- Σε σταθερή ταχύτητα, ποια γωνία εκτόξευσης δίνει το μεγαλύτερο μέγιστο ύψος; Εξήγησε γιατί.
- Πραγματικά βλήματα δεν φτάνουν το ύψος που προβλέπει ο πίνακάς σου. Πού πηγαίνει η χαμένη ενέργεια;
Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα
Κινητική ενέργεια
Η ενέργεια κίνησης στην εκτόξευση, από τη μάζα και την ταχύτητα εκτόξευσης που ρύθμισες για κάθε δοκιμή.
Βαρυτική δυναμική ενέργεια
Η ενέργεια που αποθηκεύεται στο μέγιστο ύψος της μπάλας, διαβάζεται από το ύψος της μπάλας ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΟ ΔΑΠΕΔΟ — όχι πάνω από το σημείο εκτόξευσης. Επειδή αυτή η εκτόξευση είναι υπό γωνία (όχι κατακόρυφα προς τα πάνω), μόνο η κατακόρυφη συνιστώσα της ταχύτητας εκτόξευσης μετατρέπεται σε επιπλέον άνοδο πάνω από την εκτόξευση: μεταφέρει 64% της κινητικής ενέργειας εκτόξευσης σε αυτή τη γωνία (το υπόλοιπο παραμένει οριζόντια κίνηση, ακόμα παρούσα στην κορυφή). Αλλά η αναγνωσμένη τιμή ύψους περιλαμβάνει επίσης το σταθερό ύψος εκτόξευσης της μπάλας 1.2 m πάνω από το δάπεδο, οπότε η δυναμική ενέργεια στην κορυφή είναι m·g·(1.2 m + rise) — όχι απλώς 0.64× η κινητική ενέργεια εκτόξευσης, και ο λόγος μεταξύ τους αλλάζει με την ταχύτητα αντί να παραμένει σταθερός.
Μηχανική
- Μπάλα σε ράμπα: Ενέργεια σε κεκλιμένο επίπεδο χωρίς τριβή
- Σώμα σε ράμπα τριβής: Εύρεση κατωφλίου στατικής τριβής
- Οριακή ταχύτητα: Πτώση μέσα σε αντίσταση
- Εργαστήριο δυνάμεων: Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
- Αντίθετες δυνάμεις: Δεύτερος νόμος Νεύτωνα και ορμή
- Μπάλα που αναπηδά: Απώλεια ενέργειας στην πρόσκρουση
- Ελαστικές κρούσεις και διατήρηση ορμής
- Ανελαστική κρούση και διατήρηση ορμής
- Κούνια του Νεύτωνα: Μεταφορά ορμής και ενέργειας
- Απλό εκκρεμές
- Μάζα σε ελατήριο: Απλή αρμονική κίνηση
- Ομαλή κυκλική κίνηση και κεντρομόλος δύναμη